Мощность и длина кабеля
Использование кабеля с толстыми токопроводящими жилами под электропроводку для различных целей не всегда является верным решением. Так как стоимость мощного кабеля очень высокая. Из-за этого расходы могут быть неоправданно большими. Для оптимизации основных параметров кабеля по длине и потребляемой мощности производят несложный расчёт. После этого можно приобрести материал с полученными значениями для конкретных целей использования.
Расчет кабеля по мощности и длине
Увеличение мощности нагрузки требует использования кабеля с большим сечением токопроводящих жил. Иначе потери на нём возрастут и, возможно, он начнёт греться. А это уже не безопасно. Также и увеличение длины кабеля повышает сопротивление линии, а значит, будут прибавляться те же самые потери. Для их минимизации, опять же, используют токопроводник большего сечения.
Сначала рассчитывают общую мощность потребления Pобщ по формуле:
Pобщ=(P1+P2+P3+P4)х kвх kз,
где P1, P2, P3, P4— мощности каждой нагрузки на линии электропитания, в ваттах;
kв— коэффициент вероятности использования (для 1–2 нагрузок принимают за 1, для 3–4 — 0,8, для 5–6 — 0,75, для большего числа — 0,7);
kз — коэффициент запаса (если не предполагается дополнительная мощная нагрузка, то 1,2, иначе больше, до 1,5).
Затем, полученный результат мощности используют для подбора нужного сечения кабеля по таблице 1 и 2.
Также значение мощности нужно при последующем расчёте сечения кабеля требуемой длины. Для этого сначала определяют максимальный ток I, проходящий через токопровод. Для однофазного переменного или постоянного напряжения используют формулу:
I=P/U,
где P — расчётная мощность, в ваттах;
U — напряжение на входе кабеля, в вольтах.
Для трёхфазной сети:
где cosф = 1,4, √3 = 1,7.
Для эффективной эксплуатации кабеля потери напряжения на нём должны составлять не более 5%. При потенциалах:
-
220В — это будет 11В;
-
380В — 19В;
-
При другом напряжении Uпадения=0.05хUсети.
При использовании кабеля для питания нагрузки от солнечных батарей и других систем низкого постоянного напряжения 12В/24В, потери должны быть не более 2%. Uпадения можно взять из таблицы.
Напряжение, В |
9 |
12 |
24 |
36 |
48 |
50 |
72 |
96 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Падение напряжения, В |
?0,2 |
?0,25 |
?0,5 |
?0,7 |
?1 |
?1,5 |
?2 |
?3 |
Таблица 1. Падение напряжения на кабеле постоянного тока.
Теперь нужно найти, какое должно быть сопротивление провода при допустимом падении напряжения. Для этого используют закон Ома:
R=Uпадения/Iкабеля.
Полученные результаты сопротивления используют для расчёта площади сечения S кабеля по формуле:
где p — удельное сопротивление (для меди p=0,0175, алюминия p=0,0265);
L — длина провода, в метрах;
R — расчётное сопротивление, в омах.
Следует понимать, что длина кабеля будет вдвое меньше длины провода, а для 3-фазного – втрое. Напомним, что сечение S можно определить, измерив штангенциркулем диаметр D провода, который равен 2 радиусам r. Итак:
где п=3,14. Отсюда диаметр жилы D будет равен:
При использовании гибких кабелей реальный диаметр будет больше за счёт наличия пустот между проволоками жилы. Так что, при использовании кабеля с классом гибкости 5 и более, измеренный штангенциркулем диаметр жилы уменьшают на 3,3% для определения точного сечения проводника. После расчётов полученный результат округляют до ближайшего большего значения в аббревиатуре марки кабеля.
Таблицы сечения кабеля по мощности и длине
Выбрать требуемое сечение кабеля для 220В однофазного или 380В трёхфазного напряжения можно по таблице.
Таблица 2. Зависимость тока и мощности от сечения токопроводящей жилы кабеля.
Для кабелей аккумуляторных или солнечных батарей и других источников напряжения 12В постоянного тока можно использовать при расчёте следующую таблицу.
Ток, А |
16,5 |
21,5 |
25 |
22 |
43,5 |
58,5 |
77 |
103 |
142,5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Мощность, кВт |
0,2 |
0,26 |
0.3 |
0,38 |
0,52 |
0.7 |
0.92 |
1,24 |
1,71 |
Сечение, мм? |
0,5 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2,5 |
4 |
6 |
10 |
16 |
Обозначение AWG |
20 |
18 |
17 |
15 |
13 |
11 |
9 |
7 |
5 |
Таблица 3. Параметры кабеля постоянного тока 12В.
Для кабелей с медными жилами, используемых для аккумуляторных или солнечных батарей и других источников невысокого напряжения постоянного тока можно использовать, при расчётах, такую таблицу.
Таблица 4. Зависимость сечения/диаметра жилы кабеля от напряжения, мощности и длины.
Примеры расчета мощности и длины кабеля
К примеру, требуется подключить в сарай электросеть 220В. В нём освещение с прожектором будет потреблять до 600Вт и 2 розетки с мощностью до 1,5кВт на каждую. Какое сечение кабеля потребуется, если объект находится на расстоянии от щита электропитания 50 метров?
Сначала определяем мощность по формуле: P1+P2+P3+P4)х kвх kз. Итак, Pобщ=(600+1500+1500)х0,8х 1,2=3,456=3,5кВт. Согласно таблицы 2, для подключения такой нагрузки нужен материал с сечением 1 мм2.
Можно сделать расчёт по формулам. Для этого сначала надо определить ток в цепи: I=P/U=3500/220=15,9=16А. Выходит нужен автоматический выключатель на ток 16А. Сопротивление согласно закономерности: R=Uпадения/Iкабеля=11/16=1,68 Ом. Теперь находим сечение по формуле S= p(L/R)= 0,0175(100/1,68)=1,04мм2. Итак, расчёт по формуле показал более точное значение требуемой площади сечения токопроводящих жил кабеля.
Поможем подобрать марку и сечение кабеля!
|
|